Linux操作系统线程库性能测试与分析

NPTL 成为 glibc "正选" 线程库后，它的性能如何受到很多人的关注。本文就针对 NPTL 与 LinuxThreads 的性能比较，以及超线程、内核可抢占等特性对线程性能的影响进行了全面评测。

一、 前言

在 Linux 2.6.x 内核中，调度性能的改进是其中最引人注目的一部分 [1]。NPTL（Native Posix Thread Library）[2] 使用内核的新特性重写了 Linux 的线程库，取代历史悠久而备受争议的 LinuxThreads [3] 成为 glibc 的首选线程库。

NPTL 的性能究竟如何？相对 LinuxThreads 又有哪些明显的改进？在对 NPTL 进行全面分析之前，本文针对这两种线程库，以及内核中 "内核可抢占"（Preemptible）和超线程（HyperThreading）[4] 等特性进行了全面的性能评测，结果表明 NPTL 绝对值得广大服务器系统期待和使用。

二、 Benchmark

1. 测试平台

进行本测试的硬件平台为浪潮 NF420R 服务器 [7]，4 个 Hyperthreading-enabled Intel Xeon 2.2G 处理器，4G 内存。Linux 选择了 Slackware 9.0 发行版 [8]，所使用的内核源码来自www.kernel.org。

2. 针对测试：LMBench

lmbench 是一个用于评价系统综合性能的多平台开源 benchmark [5]，但其中没有对线程的支持。其中有两个测试进程性能的 benchmark：lat_proc 用于评测进程创建和终止的性能，lat_ctx 用于评测进程切换的开销。lmbench 拥有良好的 benchmark 结构，只需要修改具体的 Target 程序（如 lat_proc.c 和 lat_ctx.c），就可以借用 lmbench 的计时、统计系统得到我们关心的线程库性能的数据。

基于 lat_proc和lat_ctx 的算法，本文实现了 lat_thread和lat_thread_ctx 两个 benchmark。在 lat_thread 中，lat_proc 被改造成使用线程，用 pthread_create() 替代了 fork()，用 pthread_join() 替代 wait()；在 lat_thread_ctx 中，沿用 lat_ctx 的评测算法（见 lat_ctx 手册页），将创建进程的过程改写为创建线程，仍然使用管道进行通信和同步。

lat_thread null

null 参数表示线程不进行任何实际操作，创建后即刻返回。

lat_thread_ctx -s #threads

size 参数与 lat_ctx 定义相同，可表示线程的大小（实际编程时为分配 K 数据；#threads 参数为线程数，即参与令牌传递的线程总数，相当于程序负载情况。

3. 综合测试：Volanomark

volanomark是一个纯java的benchmark，专门用于测试系统调度器和线程环境的综合性能[6]，它建立一个模拟Client/Server方式的Java聊天室，通过获取每秒平均发送的消息数来评测宿主机综合性能（数值越大性能越好）。Volanomark测试与Java虚拟机平台相关，本文使用Sun Java SDK 1.4.2作为测试用Java平台，Volanomark版本2.5.0.9。

三、 测试结果

测试计划中将内核分为 2.4.26、2.6.6/ 支持内核抢占和 2.6.6/ 不支持内核抢占三类；通过配置内核以及 NF420R 的 BIOS 实现三类 SMP 规模：单处理机 (UP)、4CPU 的 SMP（SMP4）和打开超线程支持的虚拟 8CPU SMP（SMP8*）。内核配置和 SMP 规模的每一种组合都针对 LinuxThreads 和 NPTL 使用 lat_thread、lat_thread_ctx 和 volanomark 获取一组数据。由于 NPTL 无法在 2.4.x 内核上使用，该项数据空缺。

（编辑：云计算网_泰州站长网）

【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!